1. Nature Commun.：用于光电化学气/液流转换的分级三相扩散光电极  

光电化学装置是利用太阳能实现各种化学转化的多功能平台。然而，源自气相中的试剂/产物、液相中的水/电解质/产物和固相中的催化剂/光电极的三相质量和电子转移的巨大挑战在很大程度上限制了其实际应用。有鉴于此，熊宇杰、Yunqian Dai报道了一种分层三相扩散光电极的模拟引导开发，以改善传质并确保光电化学气/液流转换的电子转移。

本文要点：

1）半导体纳米晶体可控地集成在电纺纳米纤维衍生垫中，克服了半导体固有的脆性。自支撑垫机械强度高的骨架，以及令人满意的光子吸收、导电性和分层孔隙，使三相扩散光电极的设计成为可能。

2）这种设计允许光电化学气/液转换在流通池中连续进行。作为概念证明，甲烷转化的生产率和产物选择性分别提高了16.6倍和4.0倍，并且具有显着的耐久性。

Meng, X., Zhu, C., Wang, X. et al. Hierarchical triphase diffusion photoelectrodes for photoelectrochemical gas/liquid flow conversion. Nat Commun 14, 2643 (2023).

DOI：10.1038/s41467-023-38138-9

https://doi.org/10.1038/s41467-023-38138-9

2. Nature Commun.：Pt单原子位点控制赤铁矿纳米薄片的光生载流子寿命用于光电化学水分解  

尽管由于赤铁矿(α-Fe₂O₃)的理论太阳能-氢转换效率高达15.5%，人们已经付出了很多努力来改善其光电化学水分解，但低偏压光子-电流效率仍然是实际应用中面临的巨大挑战。在此，内蒙古大学武利民教授，Lei Wang，Jinlu He将单个铂原子位点与氧原子(Pt-O/Pt-O-Fe)位点配位引入单晶α-Fe₂O₃纳米片光阳极(SAs Pt:Fe₂O₃-Ov)。

本文要点：

1）α-Fe₂O₃的单原子Pt掺杂可以诱导很少的电子捕获位点，增强载流子分离能力，提高体结构中的电荷转移寿命，并提高半导体/电解质界面处的电荷载流子注入效率。进一步引入表面氧空位可以抑制载流子复合并促进表面反应动力学，尤其是在低电位下。

2）因此，最佳SAs Pt:Fe₂O₃-Ov光电阳极在1.23和1.5 VRHE下的光电化学性能分别为3.65和5.30 mA cm⁻²，赤铁矿基光电阳极的偏置光子电流效率为0.68%。

这项研究为在单晶半导体上设计高效的原子级工程以实现可行的光电化学应用开辟了一条途径。

Gao, RT., Zhang, J., Nakajima, T. et al. Single-atomic-site platinum steers photogenerated charge carrier lifetime of hematite nanoflakes for photoelectrochemical water splitting. Nat Commun 14, 2640 (2023).

DOI：10.1038/s41467-023-38343-6

https://doi.org/10.1038/s41467-023-38343-6

3. JACS：Pd单原子在锐钛矿型二氧化钛载体上的动态演化决定了逆水-煤气变换活性

单原子催化剂(SACs)的研究兴趣不断增强。然而，对SACs在应用过程中的动态行为缺乏了解，阻碍了催化剂的开发和机理的理解。近日，太平洋西北国家实验室János Szanyi 报道了在逆水−气体变换反应中Pd/TiO₂ SAC(Pd1/TiO₂光催化剂)上活性中心的演化。

本文要点：

1）结合动力学、原位表征和理论，我们发现在T≥350°C，H₂还原TiO₂时，改变了Pd的配位环境，产生了部分断裂的Pd−O界面键和独特的电子结构，通过羧基途径显示出高的本征rWGS活性。氢的活化伴随着单个Pd原子(Pd_₁)的部分烧结形成无序的、扁平的、直径为1nm的团簇(Pd_n)。

2）在H₂下的新配位环境中的高活性Pd位被氧化消除，当在高温下执行时，Pd也重新分散并促进了TiO₂的还原。相反，在CO处理过程中，Pd₁烧结成晶态的∼5nm颗粒(PdNP)，使Pd₁/TiO₂失活。在rWGS反应过程中，Pd的两条演化路径共存。H₂的活化占主导地位，导致活化速度随时间的增加而增加，并形成与H₂下类似的稳态Pd活性中心。

这项工作展示了SAC上金属中心的配位环境和成核性在催化和预处理过程中如何演变，以及它们的活性是如何受到这些行为的调节的。这些对SAC动力学和结构−功能关系的认识对机理理解和催化剂设计具有重要意义。

Linxiao Chen, et al, Dynamic Evolution of Palladium Single Atoms on Anatase Titania Support Determines the Reverse Water−Gas Shift Activity, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c02326

https://doi.org/10.1021/jacs.3c02326

4. JACS：强相互作用催化单壁碳纳米管中一维碳化物的各向异性生长  

碳化钨和碳化钼在催化和超导方面显示出巨大的潜力。然而，制备尺寸可控、结构独特的超薄W/Mo碳化物仍然是一个难题。在这里，受以单壁碳纳米管为透明模板的宿主−客体组装策略的启发，南方科技大学Feng Yang ，Yang-Gang Wang报道了以W/Mo多金属氧酸盐簇合物为模板，在单壁碳纳米管中制备超薄(0.8−2.0 nm)W₂C和Mo₂C纳米线的方法。

本文要点：

1）原子分辨电子显微镜结合光谱和理论计算表明，高亲碳性W/Mo与SWCNT之间的强相互作用导致了碳化物纳米线沿特定晶体方向的各向异性生长，并伴随着晶格应变和对SWCNTs的电子给予。碳纳米管模板使碳化物具有良好的耐水腐蚀性能。

2）与常规的单壁碳纳米管外表面修饰不同，这种M₂C@SWCNTs(M=W，Mo)提供了一个离域的富含电子的单壁碳纳米管表面来均匀构建带负电荷的Pd催化剂，从而抑制了活性PdHx氢化物的生成，从而实现了一系列炔烃的高选择性半氢化。

3）这项工作为设计电子离域的单壁碳纳米管表面提供了一种非破坏性的方法，并扩展了通过精确控制单壁碳纳米管阵列中的各向异性来合成异常一维超薄碳亲金属纳米线(如TaC、NbC、β-W)的方法。

Kun Wang, et al, Anisotropic Growth of One-Dimensional Carbides in Single-Walled Carbon Nanotubes with Strong Interaction for Catalysis, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c03128

https://doi.org/10.1021/jacs.3c03128

5. EES：制在石墨烯框架内的不饱和 Fe 单原子的 N、O 对称双配位可显著促进锌空气电池中的ORR  

Fe-N配位单原子催化剂(SAC)被认为是锌空气电池(ZAB)氧还原反应(ORR)中商业Pt/C电催化剂最突出的替代品之一。然而，精确调节Fe位点的配位构型以提高SAC的催化性能仍然难以实现。在此，中科院大连化物所吴忠帅研究员开发了一种限制在石墨烯骨架（Fe-N，O/G）中的N，O对称双配位Fe单原子的创新构型，具有配位不饱和（CUS）Fe位点，用于锌空气中高活性和耐用的ORR电催化剂电池。

本文要点：

1）设计的催化剂通过调节Fe单原子的配位环境实现高效的ORR活性，提供0.86 V的正半波电位。此外，基于Fe-N，O/G催化阴极构建的锌-空气电池实现了164.7 mW cm^-2的峰值放电功率密度和在20 mA cm^-2下>150h的放电稳定性，超过了Pt/C催化剂。

2）理论计算结果表明，N,O对称配位的精细结构有利于提高电导率和活性，促进ORR过程中的4电子传输过程。

这项工作丰富了调节SAC协调环境以提高催化性能的系统。

Yuejiao Li, et al, N, O Symmetric Double Coordination of Unsaturated Fe SingleAtom Confined within Graphene Framework for Extraordinarily Boosting Oxygen Reduction in Zn-Air Batteries, Energy Environ. Sci., 2023, DOI: 10.1039/D3EE00747B

https://doi.org/10.1039/D3EE00747B

6. AM：通过设计对齐的纳米通道高度可靠的纺织型忆阻器  

信息处理设备是现代电子产品的核心部件。将它们集成到纺织品中是电子纺织品形成闭环功能系统不可或缺的需求。具有交叉式配置的忆阻器被认为是设计与纺织品无缝结合的编织信息处理设备的很有前途的构建块。然而，在丝状开关过程中，由于导电丝的随机生长，忆阻器总是遭受严重的时间和空间变化。

在此，受跨越突触膜的离子纳米通道的启发，复旦大学彭慧胜教授，陈培宁副研究员，Lin Chen报道了一种高可靠性的纺织型忆阻器。

本文要点：

1）纺织型忆阻器由具有定向纳米通道的铂/铜锌记忆光纤制成，在超低的设定电压(~0.089 V)、高的通断比(~10~6)和低功耗(0.1nW)下，具有很小的设定电压变化(<5.6%)。

2）实验研究表明，具有丰富的活性S缺陷的纳米通道可以锚定银离子并限制其迁移，形成有序而高效的导电丝。这种记忆性能使所得到的纺织型记忆阻器阵列具有高的器件到器件的一致性，并处理复杂的生理数据，如脑波信号，具有高识别精度(95%)。

3）纺织型忆阻器阵列在机械上经久耐用，可承受数百次弯曲和滑动变形，并与传感、供电和显示纺织品/纤维无缝结合，形成用于新一代人机交互的全纺织品集成电子系统。

Yue Liu, et al, Highly reliable textile-type memristor by designing aligned nanochannels, Adv. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adma.202301321

https://doi.org/10.1002/adma.202301321

7. Angew：用于高性能锂离子电池负极的配位调制金属四硫富瓦烯八羧酸盐骨架  

金属有机骨架(MOF)配体和配位环境的调控一直是提高锂离子电池(LIBS)负极性能的有效途径，也是相对未被探索的途径。近日，南京大学左景林教授，Cheng-Hui Li，Jian Su合成了三个MOF，即M4(o-TTFOB)(bpm)₂(H₂O)₂(其中M是Mn、Zn和Cd；oH8TTFOB是邻四硫富瓦烯八苯甲酸酯；bPm是2，2‘-联嘧啶)，这是基于一个新的配体o-H8TTFOB和两个相邻的羧酸盐在一个苯基上，这能够建立金属配位对这些MOF作为LIBs负极材料性能的影响。

本文要点：

1）在200 mA g⁻¹下，具有两个非配位氧原子的Mn-o-TTFOB和Zn-o-TTFOB在200 mA g⁻¹下表现出较高的可逆比容量，分别为1249 mAh g⁻¹和1288 mAh g⁻¹。而Cd-o-TTFOB由于没有未配位的氧原子，在相同条件下的可逆容量为448mAhg⁻¹。

2）研究人员通过晶体结构分析、半电池构型的循环伏安测量和密度泛函理论计算，解释了锂的储存机理、扩散动力学和结构函数关系。

本研究证明了具有高可设计性的MOF在制作LIBs方面的优势。

Zhi-Mei Yang, et al, Coordination-Modulated Metal Tetrathiafulvalene Octacarboxylate Frameworks for High-Performance Lithium-Ion Battery Anodes, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202304183

DOI: 10.1002/anie.202304183

https://doi.org/10.1002/anie.202304183

8. Angew：含有二苯甲酮连接分子的 Zr-MOF 薄膜的合成后光化学修饰和二维结构化  

对于基于MOF的下一代器件的制造，具有合适形状的高度适应性材料的可用性是至关重要的。在这里，汉诺威莱布尼茨大学Andreas Schaate提出了一个金属-有机骨架(MOF)的薄膜包含光反应性的二苯甲酮单元。

本文要点：

1）研究人员采用直接生长的方法在硅或玻璃衬底上制备了锆基bzpdc-MOF(bzpdc=二苯甲酮-4-4‘-二羧酸盐)晶态、取向和多孔膜。

2）通过对Zr-bzpdc-MOF薄膜进行后续的光化学修饰，可以通过改性剂的共价吸附在后合成中调节各种性能。除了用小分子修饰外，还可以进行接枝聚合反应。

3）在进一步的扩展中，还可以例如通过使用光刻方法对限定的结构进行2D结构和照片写入，从而为微图案化的MOF表面铺平道路。

Karen D. J. Hindricks, et al, Postsynthetic Photochemical Modification and 2D Structuring of Zr-MOF Thin Films Containing Benzophenone Linker Molecules, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202303753

DOI: 10.1002/anie.202303753

https://doi.org/10.1002/anie.202303753

9. Angew：串联锁定的荧光NETosis探针用于癌免疫治疗预后评估  

NETosis是一种特殊类型的中性粒细胞死亡，其在促肿瘤功能和抑制肿瘤免疫治疗等方面具有重要作用。因此，对NETosis进行非侵入性实时成像对于癌症免疫治疗的预后而言至关重要，但如何实现这一目标仍具有很大的挑战性。南洋理工大学浦侃裔教授构建了串联锁定的NETosis探针1 (TNR₁)，其荧光信号仅会在中性粒细胞弹性蛋白酶(NE)和组织蛋白酶G (CTSG)同时存在时而被激活，能够用于实现对NETosis的特异性成像。

本文要点：

1）在分子设计方面，生物标志物特异性串联肽块的序列能够在很大程度上影响探针对于NETosis的检测特异性。在活细胞成像中，串联锁定的设计使得TNR₁能够区分NETosis和中性粒细胞激活，而单锁定的探针也无法做到这一点。研究发现，活体小鼠肿瘤中激活的TNR₁所产生的近红外信号与组织学结果所显示的肿瘤内NETosis水平相一致。

2）实验结果表明，激活的TNR₁近红外信号与免疫治疗的肿瘤抑制效果呈负相关，由此表明该探针能够用于肿瘤免疫治疗的预后评价。综上所述，该研究不仅构建了首个用于无创监测NETosis水平和评估活体小鼠肿瘤免疫治疗效果的高灵敏性光学探针，而且也为设计串联锁定型分子探针提供了一种通用的方法。

Penghui Cheng. et al. A Tandem-Locked Fluorescent NETosis Reporter for the Prognosis Assessment of Cancer Immunotherapy. Angewandte Chemie International Edition. 2023

DOI: 10.1002/anie.202301625

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202301625

10. Angew：多组分反应制备的共价有机骨架用于光催化制 H2O2 和选择性氧化  

过氧化氢 (H₂O₂) 是最重要的氧化剂之一，广泛用于废水处理、纸张漂白、消毒、化学合成以及燃料电池中的许多相关应用。近日，柏林工业大学Arne Thomas通过多组分Povarov反应合成了化学稳定性较好的二维微孔COF(PMCR-1)。

本文要点：

1）PMCR-1在可见光下对纯水和海水中的H₂O₂具有显著且长期稳定的光催化产氢速率(60h)。

2）当加入苯甲醇(BA)作为还原剂时，H₂O₂的生成显著增加，这也是由于BA与多组分Povarov反应引入的孔道中的苯基部分发生了强烈的π-π相互作用。

3）受过氧化氢生成过程中BA氧化生成苯甲醛的激励，研究了苯甲胺和甲硫醚衍生物等多种有机底物的光催化氧化反应。结果表明，PMCR-1具有良好的微孔结构，能够实现尺寸选择的光催化氧化。

Prasenjit Das, et al, Solar Light Driven H₂O₂ Production and Selective Oxidations using a Covalent Organic Framework Photocatalyst prepared by a Multicomponent Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202304349

DOI: 10.1002/anie.202304349

https://doi.org/10.1002/anie.202304349

11. AEM：3D 兼容碳热电发电机的全直接墨水书写可实现高能量转换效率  

兼容的热电发电机(TEG)可以通过在任意形状的3D热源上建立共形界面来充分利用其能量转换效率。尽管增材制造工艺允许具有灵活性和可定制性的可扩展制造，但大多数可印刷TEG被制造为仅在面内方向收集热量的平面型设备。在此，韩国科学技术院（KIST）Seungjun Chung，Heesuk Kim，首尔大学Jeonghun Kwak仅使用直接墨水书写制造的符合3D标准的TEG，由于粘弹性热电 (TE) 墨水的平面外印刷和独特的设备设计，能够实现热传递优化，实现高效的平面热电转换被提议。

本文要点：

1）碳纳米管 (CNT) TE 油墨的流变特性经过精心设计，可确保沿着直接书写的垂直热绝缘体进行保形打印。通过微调p型和n型掺杂剂的掺入，墨水的 TE 特性得到增强，其中喷嘴诱导的CNT填充进一步促进了导电性，以实现高功率因数。

2）为了最大程度地减少热源的寄生热损失，直接用聚二甲基硅氧烷印刷超薄底部基板，从而实现兼容的3D TEG，用于平面外方向的热收集。因此，TEG 在增材制造的TEG中表现出最高的归一化开路电压 (0.28 mV K⁻¹ cm⁻²)，并保持显着的机械可靠性以防止重复变形，有望成为人体热收集器或温度传感器。

Seongkwon Hwang, et al, All Direct Ink Writing of 3D Compliant Carbon Thermoelectric Generators for High-Energy Conversion Efficiency, Adv. Energy Mater. 2023

DOI: 10.1002/aenm.202204171

https://doi.org/10.1002/aenm.202204171

12. ACS Nano：自发化学活化实现镁金属在无添加剂简单盐电解液中的可逆循环  

可充电镁(Mg)电池可以提供更高的体积能量密度，并且比传统的锂离子电池更安全。然而，在传统的电解液体系中，由于镁金属负极的钝化或电池部件的严重腐蚀，阻碍了它们的实际应用。近日，韩国科学技术学院Minah Lee提出了一种化学活化策略来促进在无添加剂的简单盐电解液中可逆的镁化学，即在电池组装之前将镁阳极短暂地浸泡在溶液中，其中活性有机卤化物与镁金属自发反应。

本文要点：

1）通过显微分析和光谱分析，研究人员确认了活化过程后镁表面同时形成了由醚络合烷基卤化镁组成的界面相。

2）考虑到扩展的反应表面和定制的界面化学的协同作用，在无氯的Mg(TfSi)₂电解液中，以很小的极化(在1 mA cm⁻²的倍率下低于0.26 V)实现了高度可逆和连续的镁沉积/剥离。

3）研究人员强调了活化镁负极的多功能性，以探索商业可获得的电解液中的潜在正极，以实现高性能的RMBs。

A-Re Jeon, et al, Reversible Magnesium Metal Cycling in Additive-Free Simple Salt Electrolytes Enabled by Spontaneous Chemical Activation, ACS Nano, 2023

DOI: 10.1021/acsnano.2c08672

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c08672